TWM610738U - 動力耦合構造 - Google Patents

Abstract

本創作係指一種動力耦合構造，其包含有一輸入軸、一感測軸套件、一輸出組及一輔助動力組所組成，其中該感測軸套件係套固於該輸入軸上，該感測軸套件可直接檢知輸入軸之扭力值大小，且傳出一相對應之應變訊號，而輸出組係樞設於該輸入軸上，又該輸出組受該感測軸套件帶動，至於輔助動力組可依據前述應變訊號產生一輔助動力來輔助驅動該被動體，藉此，讓該感測軸套件可直接準確的量測到該輸入軸的扭力值大小，而不會有輔助動力遲滯現象，且因傳動軸套利用軸承樞設於輸入軸上，作用力不會被分散傳遞，量測值也不會失真，使得量測誤差小、且靈敏細膩，故可使輔助動力順暢且平穩的輸出。

Description

動力耦合構造

本創作隸屬一種動力耦合之技術，具體而言係指一種量測精準、且輸出不遲滞之動力耦合構造，藉以能透過高靈敏性及細膩性的扭力檢知，讓輔助動力能準確且及時的輸出，同時初始輸入動力與輔助動力互不干涉，而提升輔助動力輸出的確實性與可靠性。

按，以人力驅動之動力輸出件在某些環境下需要使用部份輔助動力〔如電動馬達〕來協助動力輸出，例如助力型自行車。而助力型自行車用來檢知輔助動力是否需要輸入之傳統力矩感測機構，其主要在曲柄軸表面貼設一應變規，當曲柄軸受到左、右兩側曲柄踩踏時會產生扭力變形，讓該應變規檢知該曲柄軸之應變量，並透過一控制器來控制輔助馬達之輸出動力，以協助騎乘者在爬坡時達到省力之效。但前述結構中，當踩踏左側之曲柄時可將力量直接傳遞至曲柄軸，但是踩踏右側之曲柄〔設有鏈條齒盤〕時，大部份的力量是傳遞至齒盤上，也就是說應變規僅能準確測得曲柄軸左側的扭力值，而所測得之曲柄軸右側的扭力值會有極大的誤差，而降低量測的準確性，連帶影響到馬達輸出的輔助動力，例如當偵測扭力太小時，未能有效提供相對應的輔助動力，反之當偵測到曲柄軸扭力過大時，造成輔助動力的大力輸出，可能發生因輔助動力突湧而造成暴衝的問題，令車輛無法平順運轉，且同時存在回饋遲滞的現象，使得輔助動力無法及時產生等問題。

為了解決前述問題，曾有業者開發如我國專利公告第M417320號之「電動自行車之力矩感測機構」，其結構係將一具傳動之套筒固設於一曲柄軸上，並將一齒盤固定於該套筒之一端，且將一應變規貼附於該套筒之表面，供量測該套筒受到扭力作用時的應變量，又該曲柄軸上設有一與應變規電性連接之應變傳感器。但由於與曲柄軸連動的套筒一端設有齒盤，雖然由曲柄軸兩端進來的扭力可直接傳遞至套筒，再由應變規間接量測，並非如習式者曲柄軸右側作用力會先由齒盤分力傳遞而產生較大誤差，然因具傳動之套筒與曲柄軸形成固定連動狀態，因此該專利前案的結構中右側曲柄作用力仍然會有部份分力會透過套筒直接由齒盤傳遞分散，使其應變規量測到的扭力值產生誤差；

換言之，該專利前案的應變規在量測曲柄軸兩端扭力值時仍然存在誤差，造成量測不靈敏、且不細膩，使得量測值忽大忽小，進而造成輔助動力輸入因偵測失真、不準確，而失去正常的功能，再者也因回饋遲滞，造成輔助動力不及時，使其失去輔助效果，故如何克服前述問題，係業界及使用者所期待者，亦係本創作所欲探討者。

緣是，本創作人乃針對前述問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發經驗，積極尋求解決之道，經不斷努力的研究與試作，終於成功的開發出一種動力耦合構造，藉以克服現有者因前述問題所衍生的困擾與不便。

因此，本創作之主要目的係在提供一種動力耦合構造，藉以能利用簡單結構，減少輸入軸作用力傳遞的損耗，並讓輸入軸的扭力值能被準確量測，而大幅減少輸入軸扭力值的量測誤差，令輔助動力能及時、且準確的輸出。

又，本創作之次一主要目的係在提供一種動力耦合構造，其能使量測更為靈敏、且細膩，且因輸入軸扭力誤差小，使輔助動力輸出更為順暢平穩，而不致產生失真或突然暴衝的現象，故能使輔助動力的驅動更為可靠。

基於此，本創作主要係透過下列的技術手段，來實現前述之目的及其功效，其包含有：

一輸入軸，可受至少一初始動力驅動；

一感測軸套件，其係套固於該輸入軸上，該感測軸套件可直接檢知輸入軸之扭力值大小，且傳出一相對應之應變訊號；

一輸出組，其係樞設於該輸入軸上，該輸出組受該感測軸套件帶動，以驅動該被動體；以及

一輔助動力組，其係套樞於該輸出組上，該輔助動力組可依據前述應變訊號產生一輔助動力來輔助驅動該被動體。

藉此，本創作之動力耦合構造利用輸入軸上之感測軸套件來間接帶動該輸出組之傳動軸套，且該傳動軸套與該輸入軸間設有軸承，而形成微動靜摩擦力之現象，讓該輸入軸輸入的作用力不會被分散傳遞而造成失真或誤差，使該感測軸套件可直接且精準的量測到該輸入軸的扭力值大小，而不會有輔助動力遲滯及突湧之現象，如此可避免發生小力無法有效偵得，又或大力造成輔助動力暴衝的現象，且因量測誤差小、且靈敏細膩，故可使輔助動力順暢且平穩的輸出，使本創作能產生前述之功效，大幅提高其實用性，進一步可實現其經濟效益。

且本創作並利用下列的技術手段，進一步實現前述之目的及功效；諸如：

所述之輸出組具有一傳動軸套及一輸出件，該傳動軸套係套樞於該輸入軸上，而輸出件可設於該傳動軸套上供驅動被動體，且該傳動軸套一端具有一接合部，而該感測軸套件相對端部形成有一相對連接之接合部，使得該輸入軸可透過該感測軸套件帶動該傳動軸套，而該傳動軸套可相對輸入軸樞轉。

所述之感測軸套件之接合部可以是一外緣嚙齒，而該傳動軸套之接合部可以是一能相對嚙合之內緣嚙齒。

所述之輸出組之傳動軸套與該輸入軸間設有至少一軸承。

所述之輔助動力組係設於該輸出組上，且該輔助動力組具有一透過至少一單向軸承樞設於該輸出組傳動軸套上之一動力件，而該動力件可被一受應變訊號操控之驅動件所作動，用以當動力件轉速高於該傳動軸套時，該動力件可以帶動該傳動軸套轉動，反之當傳動軸套轉速高於該動力件時，則兩者形成空轉。

所述之輔助動力組之動力件於該單向軸承兩側分設有一徑向軸承。

所述之輔助動力組於該傳動軸套上於徑向軸承之兩側設有至少一軸向定位件，使得該動力件可順暢平穩於傳動軸套上轉動。

為使　貴審查委員能進一步了解本創作的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本創作之較佳實施例，並配合圖式詳細說明如後，同時讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。

本創作係一種動力耦合構造，隨附圖例示之本創作的具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底部、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本創作，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本創作之申請專利範圍內，根據本創作之設計與需求而進行變化。

而本創作之動力耦合構造的構成，係如第一、二圖所示，其係由一輸入軸（10）、一感測軸套件（20）、一輸出組（30）及一輔助動力組（40）所組成，其中該輔助動力組（40）可以選擇性耦合輸入軸（10）驅動該輸出組（30）產生輔助輸出，供分別或共同驅動一被動體，如自行車；

至於，第二、三圖所示，係該動力耦合構造之詳細構成，其中該輸入軸（10）可在其一端或兩端以透過輸入一初始動力，而作動該輸入軸（10）以軸心旋轉，該輸入軸（10）可以是自行車之曲柄軸，並透過踩踏設於該曲柄軸兩端之曲柄輸入作用力，且該感測軸套件（20）係套設於該輸入軸（10）中段處，使得該感測軸套件（20）可與該輸入軸（10）連動旋轉，且該感測軸套件（20）可供直接量測該輸入軸（10）輸入作用力之扭力值大小，並產生一相對扭力值大小之應變訊號，而該感測軸套件（20）並電氣連接一控制器〔圖中未示〕，使得該控制器可依應變訊號操作前述輔助動力組（40）輸出一相對應大小之輔助動力，又該感測軸套件（20）一端形成有一接合部（25），供與該輸出組（30）固設、且產生連動，其中該接合部（25）可以是外緣嚙齒或內緣嚙齒，而本創作之感測軸套件（20）接合部（25）係以外緣嚙齒為主要實施例；

而前述之輸出組（30）具有一傳動軸套（31）及一輸出件（35），該傳動軸套（31）係樞設於該輸入軸（10）上，且該傳動軸套（31）一端具有一可與前述感測軸套件（20）接合部（25）相對固接之接合部（32），其中該傳動軸套（31）接合部（32）可以是內緣嚙齒或外緣嚙齒，而本創作傳動軸套（31）接合部（32）係以可與感測軸套件（20）接合部（25）之外緣嚙齒相對嚙合之內緣嚙齒為主要實施例，且該傳動軸套（31）內緣與該輸入軸（10）間設有至少一軸承（33），使得該傳動軸套（31）與該輸入軸（10）兩者間存在有微動靜磨擦力，且本創作以設有兩個相對之軸承（33）為主要實施例，供保持傳動軸套（31）相對輸入軸（10）轉動的平穩，而該輸出件（35）係固設於該傳動軸套（31）異於感測軸套件（20）的一端，使該輸出件（35）可被該傳動軸套（31）所帶動，如自行車之齒盤，供驅動自行車之前、後輪；

另前述之輔助動力組（40）可依前述控制器之應變訊號輸出一相對應大小之輔助動力，以輔助驅動該輸出組（30）所能驅動者，如自行車之前、後輪。根據某些實施例，該輔助動力組（40）係於輸出組（30）之傳動軸套（31）上透過至少一單向軸承（42）樞設有一動力件（41），而該動力件（41）可被一受前述控制器應變訊號操控之驅動件〔如馬達，圖中未示〕所作動，用以當動力件（41）轉速高於該傳動軸套（31）時，該動力件（41）可以帶動該傳動軸套（31）轉動，反之當傳動軸套（31）轉速高於該動力件（41）時，則兩者形成空轉，又該動力件（41）於該單向軸承（42）兩側分設有一徑向軸承（43），且該傳動軸套（31）上於徑向軸承（43）一側設有軸向定位件（44），使得該動力件（41）可順暢平穩於傳動軸套（31）上轉動；

藉此，可以透過作動該輸入軸（10）旋轉的初始動力來驅動該輸出組（30）之輸出件（35），並依該感測軸套件（20）直接量測輸入軸（10）初始動力之應變訊號，而利用控制器操控該輔助動力組（40）對該輸出組（30）輸出件（35）提供一相對應大小之輔助動力，而組構成一動力耦合構造者。

至於本創作動力耦合構造的組成於實際作動時，則係如第一、四圖所示，當該輸入軸（10）獲得初始動力時，如輸入軸（10）為自行車曲柄軸、且踩踏兩端曲柄時，該輸入軸（10）會透過該感測軸套件（20）帶動該輸出組（30）之傳動軸套（31），使得該傳動軸套（31）上之輸出件（35）可產生初始動力的輸出，同時該感測軸套件（20）能直接且精準量測該輸入軸（10）之兩端初始動力輸入的扭力值大小，且對控制器發出一相對應之應變訊號，而由於該傳動軸套（31）係透過軸承（33）樞設於該輸入軸（10），兩者間具有微動靜摩擦力，因此該輸入軸（10）兩端輸入的作用力不會被傳遞分散至該傳動軸套（31）上，而均需透過該感測軸套件（20）才能傳遞至該傳動軸套（31）上，使得該輸入軸（10）能獲得最大的作用力而使扭感形變充份不失真，讓感測軸套件（20）可直接且準確量測到該輸入軸（10）兩端的扭力值大小，而具有不遲滯、且不失真之效，如此該感測軸套件（20）量測該輸入軸（10）兩端之扭力值不會有所誤差，再者當該傳動軸套（31）之輸出件（35）能保持正常初始動力之輸出時，因其扭力值未達啟動輔助動力組（40）之設定值，該輔助動力組（40）之動力件（41）呈靜止狀，使得該輸出組（30）之傳動軸套（31）可利用單向軸承（42）與輔助動力組（40）之動力件（41）形成空轉，而不致造成反向作動與該輔助動力組（40）動力件（41）嚙合之控制器的驅動件如馬達；

而當該輸入軸（10）受初始動力驅動之扭力值變大〔例如騎乘自行車遇到爬坡時〕，而達到該控制器之預設值時，則該控制器可以啟動其驅動件，並依應變訊號作動該輔助動力組（40）輸出一個相對應大小之輔助動力，例如該控制器之驅動件〔如馬達，圖中未示〕可以作動該輔助動力組（40）之動力件（41），使得該動力件（41）可以透過該單向軸承（42）帶動輸出組（30）之傳動軸套（31）轉動，使得該傳動軸套（31）獲得一輔助動力，且由於該控制器之驅動件的持續作動來自該感測軸套件（20）之應變訊號，因此該輸入軸（10）需有初始動力的持續作用，該感測軸套件（20）量測到正確的扭力值大小，並持續發出正確的應變訊號來啟動該輔助動力組（40）產生輔助動作，而形成一種初始動力與輔助動力之耦合。

透過前述之設計與說明，本創作之動力耦合構造利用該輸入軸（10）上之感測軸套件（20）來間接帶動該輸出組（30）之傳動軸套（31），且該傳動軸套（31）與該輸入軸（10）間設有軸承（33），而形成微動靜摩擦力之現象，使得該輸入軸（10）輸入的初始動力在未經該感測軸套件（20）量測時不會被分力至該輸出組（30）傳動軸套（31）上，讓該感測軸套件（20）可直接且準確的量測到該輸入軸（10）的扭力值大小，而不會有遲滯現象，其因傳動軸套（31）利用軸承（33）樞設於輸入軸（10）上，量測值也不會失真，如此可避免發生小力無法有效偵得，又或累積成大力造成輔助動力暴衝的現象，且因量測誤差小、且靈敏細膩，故可使輔助動力順暢且平穩的輸出。

藉此，可以理解到本創作為一創意極佳之創作，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本新型已符合新型專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出申請新型專利。

10:輸入軸 20:感測軸套件 25:接合部 30:輸出組 31:傳動軸套 32:接合部 33:軸承 35:輸出件 40:輔助動力組 41:動力件 42:單向軸承 43:徑向軸承 44:軸向定位件

第一圖：係本創作動力耦合構造之立體外觀示意圖。

第二圖：係本創作動力耦合構造之立體分解示意圖，供說明其各元件之態樣及其相對關係。

第三圖：係本創作動力耦合構造組成後之側視剖面示意圖。

第四圖：係本創作動力耦合構造於初始動力輸入之側視剖面示意圖。

第五圖：係本創作動力耦合構造於進行輔助動力耦合輸入之側視剖面示意圖。

10:輸入軸

20:感測軸套件

25:接合部

30:輸出組

31:傳動軸套

32:接合部

33:軸承

35:輸出件

40:輔助動力組

41:動力件

42:單向軸承

43:徑向軸承

44:軸向定位件

Claims (13)

1. 一種動力耦合構造，供驅動一被動體，其包含有： 一輸入軸，可受至少一初始動力驅動； 一感測軸套件，其係套固於該輸入軸上，該感測軸套件可直接檢知輸入軸之扭力值大小，且傳出一相對應之應變訊號； 一輸出組，其係樞設於該輸入軸上，該輸出組受該感測軸套件帶動，以驅動該被動體；以及 一輔助動力組，其係套樞於該輸出組上，該輔助動力組可依據前述應變訊號產生一輔助動力來輔助驅動該被動體。
2. 如請求項1所述之動力耦合構造，其中該輸出組具有一傳動軸套及一輸出件，該傳動軸套係套樞於該輸入軸上，而輸出件可設於該傳動軸套上供驅動被動體，且該傳動軸套一端具有一接合部，而該感測軸套件相對端部形成有一相對連接之接合部，使得該輸入軸可透過該感測軸套件帶動該傳動軸套，而該傳動軸套可相對輸入軸樞轉。
3. 如請求項2所述之動力耦合構造，其中該感測軸套件之接合部可以是一外緣嚙齒，而該傳動軸套之接合部可以是一能相對嚙合之內緣嚙齒。
4. 如請求項2所述之動力耦合構造，其中該輸出組之傳動軸套與該輸入軸間設有至少一軸承。
5. 如請求項2所述之動力耦合構造，其中該輔助動力組具有一透過至少一單向軸承樞設於該輸出組傳動軸套上之一動力件，而該動力件可被應變訊號所操控，用以當動力件轉速高於該傳動軸套時，該動力件可以帶動該傳動軸套轉動，反之當傳動軸套轉速高於該動力件時，則兩者形成空轉。
6. 如請求項5所述之動力耦合構造，其中該輔助動力組之動力件於該單向軸承兩側分設有一徑向軸承。
7. 如請求項6所述之動力耦合構造，其中該輔助動力組於該傳動軸套上於徑向軸承之兩側設有至少一軸向定位件。
8. 一種動力耦合構造，供驅動一自行車，其包含有： 一曲柄軸，其設於該自行車上，可受兩端踩踏之初始動力驅動； 一感測軸套件，其係套固於該曲柄軸上，該感測軸套件可直接檢知曲柄軸之扭力值大小，且傳出一相對應之應變訊號； 一輸出組，其具有一傳動軸套及一齒盤，該傳動軸套係套樞於該曲柄軸上、且受該感測軸套件所帶動，而齒盤可設於該傳動軸套上供驅動該自行車；以及 一輔助動力組，其係設於該輸出組上，該輔助動力組具有一動力件，該動力件係透過至少一單向軸承設於該輸出組之傳動軸套上，供依據前述應變訊號來產生一輔助驅動該傳動軸套之輔助動力。
9. 如請求項8所述之動力耦合構造，其中該輸出組之傳動軸套一端具有一接合部，而該感測軸套件相對端部形成有一相對連接之接合部，使得該曲柄軸可透過該感測軸套件帶動該傳動軸套，而該傳動軸套可相對曲柄軸樞轉。
10. 如請求項9所述之動力耦合構造，其中該感測軸套件之接合部可以是一外緣嚙齒，而該傳動軸套之接合部可以是一能相對嚙合之內緣嚙齒。
11. 如請求項8所述之動力耦合構造，其中該輸出組之傳動軸套與該曲柄軸間設有至少一軸承。
12. 如請求項8所述之動力耦合構造，其中該輔助動力組之動力件於該單向軸承兩側分設有一徑向軸承。
13. 如請求項12所述之動力耦合構造，其中該輔助動力組於該傳動軸套上於徑向軸承之兩側設有至少一軸向定位件。

Images